專利名稱：形成較小高差的半導(dǎo)體組件導(dǎo)電接觸及半導(dǎo)體組件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制程，特別涉及一種解決自對準(zhǔn)高差問題的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)致力于減少組件和集成電路的尺寸和能耗，以增加這些組件單位區(qū)域的積集度。隨機儲存內(nèi)存致力于縮小組件尺寸是為了提供更大的記憶容量。在過去的數(shù)年間，已有許多方法被開發(fā)出來，以減少組件尺寸和改進容差值(tolerance),例如自對準(zhǔn)制程。
自對準(zhǔn)制程是一種簡單進行的制程方法，然而，自對準(zhǔn)制程會在多晶硅閘極和多晶硅接觸間產(chǎn)生高差。此高差會減少化學(xué)機械研磨制程窗裕度，且因此會產(chǎn)生橋接問題 (bridge issue)。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述，本發(fā)明提供一種形成具有較小高差的半導(dǎo)體組件導(dǎo)電接觸的方法，包括形成多個閘極；在各閘極上形成緩沖層；形成絕緣層，填入各閘極間的空隙；形成與所述閘極交錯的長條型光阻圖案；以所述閘極和所述長條型光阻圖案作為罩幕，使用自對準(zhǔn)制程蝕刻絕緣層，形成多個第一開口 ；形成導(dǎo)電接觸層，填入各第一開口 ；對導(dǎo)電接觸層進行第一化學(xué)機械研磨制程；移除緩沖層；及對導(dǎo)電接觸層進行第二化學(xué)機械研磨制程。
本發(fā)明提供一種形成半導(dǎo)體組件的方法，包括形成多個閘極；在各閘極上形成緩沖層；形成絕緣層，填入各閘極間的空隙；形成與所述閘極交錯的長條型光阻圖案；以所述閘極和所述長條型光阻圖案作為罩幕，使用自對準(zhǔn)蝕刻制程對絕緣層進行蝕刻，形成多個第一開口，其中所述長條型光阻圖案下的部分緩沖層在自對準(zhǔn)蝕刻制程中未被蝕刻，而沒有被所述長條型光阻圖案覆蓋的部分緩沖層被蝕刻，因此在以自對準(zhǔn)蝕刻制程 對絕緣層進行蝕刻后，被所述長條型光阻圖案覆蓋的部分緩沖層的厚度大于沒有被所述長條型光阻圖案覆蓋的緩沖層的厚度；形成導(dǎo)電接觸層，填入所述第一開口 ；對導(dǎo)電接觸層進行第一化學(xué)機械研磨制程；移除緩沖層；對導(dǎo)電接觸層進行第二化學(xué)機械研磨制程，其中在進行第二化學(xué)機械研磨制程之后，閘極與導(dǎo)電接觸層大體上有相同的高度。
為讓本發(fā)明的特征能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式作詳細(xì)說明。


圖1 SB顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的、解決使用自對準(zhǔn)制程形成導(dǎo)電接觸所產(chǎn)生的高差問題的各階段的剖面圖9 18B圖顯示根據(jù)本發(fā)明另一實施例的、解決使用自對準(zhǔn)制程形成導(dǎo)電接觸所產(chǎn)生的高差問題的各階段的剖面圖。
主要組件符號說明
101 閘極；102 基底；
104 閘極介電層；106 閘電極層；
108 蓋層;110 緩沖層；
112 間隙壁；114 絕緣層；
116 光阻圖案；118 第一開口；
120 導(dǎo)電接觸層；122 第二開口；
201 閘極；202 基底；
203 長條狀光阻圖案；204 閘極介電層；
206 閘電極層；208 蓋層;
209 間隙壁；210 絕緣層；
212 第一開口；214 緩沖層；
216 第二開口；218 導(dǎo)電接觸層；
220 第三開口。
具體實施方式
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以下詳細(xì)討論實施本發(fā)明的實施例?？梢岳斫獾氖?，實施例提供許多可應(yīng)用的發(fā)明概念，其可以較廣的變化實施。所討論的特定實施例僅用來揭示使用實施例的特定方法， 而不用來限定公開的范圍。
以下文中的“一實施例”是指與本發(fā)明至少一實施例相關(guān)的特定圖樣、結(jié)構(gòu)或特征。因此，以下“在一實施例中”的敘述并不是指同一實施例。另外，在一或多個實施例中的特定圖樣、結(jié)構(gòu)或特征可以適當(dāng)?shù)姆绞浇Y(jié)合。值得注意的是，本說明書的圖式并未按照比例繪示，其僅用來描述本發(fā)明。
圖1 SB顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的、解決使用自對準(zhǔn)制程形成導(dǎo)電接觸所產(chǎn)生的高差問題的各階段的剖面圖。首先，請參照圖1，提供基底102，基底102可包括硅、砷化鎵、氮化鎵、應(yīng)變硅、鍺化硅、鉆石、磊晶層和/或其它材料。在本發(fā)明一較佳實施例中，基底 102是由硅組成。在基底102上形成閘極介電層104，閘極介電層104可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或高介電材料，例如Ta205、HfO2, HSiOx, A1203、InO2, La2O3> ZrO2或Ta02。之后， 在閘極介電層104上形成閘電極層106。閘電極層106可以是多晶硅或金屬(例如鎢)。在閘電極層106上形成蓋層108。在本發(fā)明一實施例中，蓋層108可以由氮化硅組成。然后， 在蓋層108上形成緩沖層110 (buffer layer)。在本發(fā)明一實施例中，緩沖層110包括碳、 氮化硅或氧化硅。請參照圖2，進行微影和蝕刻制程，圖案化閘極介電層104、閘電極層106、 蓋層108和緩沖層110，形成閘極101，其中各閘極101包括位于基底102上的閘極介電層 104、位于閘極介電層104上的閘電極和位于閘電極層106上的蓋層108。緩沖層110形成于閘極101上，且例如由正硅酸乙酯(TEOS)組成的間隙壁112形成于閘極101的側(cè)壁。請參照圖3，沉積絕緣層114，填入閘極101間的空隙。在本發(fā)明一實施例中，絕緣層114可以是硼磷硅玻璃(BPSG)、磷硅玻璃(PSG)或未摻雜硅玻璃(USG)。請參照圖4A、圖4B和圖4C， 其中圖4A顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的、半導(dǎo)體組件制造方法制程階段的俯視圖，圖4B顯示沿著圖4A 1-1’剖面線的剖面圖，圖4C顯示沿著圖4A 11-11’剖面線的剖面圖，進行微影制程，在閘極101和絕緣層114上形成多個長條型的光阻圖案116。然后，使用閘極101和長條型光阻圖案116作為罩幕，進行自對準(zhǔn)蝕刻制程，蝕刻絕緣層114，形成多個第一開口118。之后，請參照圖5A、圖5B和圖5C，其中圖5A顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的、半導(dǎo)體組件制造方法制程階段的俯視圖，圖5B顯示沿著圖5A 1-1’剖面線的剖面圖，圖5C顯示沿著圖 5A 11-11’剖面線的剖面圖，移除長條形光阻圖案116。在本發(fā)明一實施例中，可使用灰化 (ashing)制程移除長條形光阻圖案116。需注意的是，在進行自對準(zhǔn)蝕刻制程時，由于部分的緩沖層110被長條形光阻圖案116覆蓋，圖5B剖面的部分緩沖層110較圖5C剖面的部分緩沖層110有較厚的厚度，而圖5B剖面的部分閘電極層106的厚度大體上與圖5C剖面的部分閘電極層106相等。亦即，長條形光阻圖案116下的部分緩沖層110沒有被蝕刻，而未被長條形光阻圖案116覆蓋的部分緩沖層110在自對準(zhǔn)蝕刻制程被蝕刻，所以長條形光阻圖案116下的部分緩沖層110相較于未被長條形光阻圖案116覆蓋的部分緩沖層110有較厚的厚度。請參照圖6A和圖6B，圖6A顯示圖5A下一個階段的剖面圖，圖6B顯示圖5C下一個階段的剖面圖，沉積導(dǎo)電接觸層120，填入第一開口 118。在本發(fā)明一實施例中，導(dǎo)電接觸層120是多晶硅。然后，對導(dǎo)電接觸層120進行第一化學(xué)機械研磨制程，以得到平坦的表面和暴露緩沖層110。請參照圖7A和圖7B，圖7A顯示圖6A下一個階段的剖面圖，圖7B顯示圖6B下一個階段的剖面圖，移除緩沖層110，形成第二開口 122。在本發(fā)明一實施例中， 當(dāng)緩沖層110是氮化硅，可進行浸泡磷酸的濕蝕刻制程，移除緩沖層110。請參照圖8A和圖 SB,圖8A顯示圖7A下一個階段的剖面圖，圖SB顯示圖7B下一個階段的剖面圖，進行第二化學(xué)機械研磨制程，使閘極(包括閘極介電層104、閘電極層106和蓋層108)大體上與導(dǎo)電接觸層120有相同的高度。如圖SB所示，在進行第二化學(xué)機械研磨制程之后，蓋層108的表面與導(dǎo)電接觸層120的表面大體上共面(coplanar)。圖1 8B的制程可稱為前緩沖層 110制程，理由是其緩沖層110在對絕緣層114進行化學(xué)機械研磨之前形成。
圖9 18B圖顯示根據(jù)本發(fā)明另一實施例的、解決使用自對準(zhǔn)制程形成導(dǎo)電接觸所產(chǎn)生的高差問題的各階段的剖面圖。首先，請參照圖9，提供基底202，基底202可包括硅、 砷化鎵、氮化鎵、應(yīng)變硅、鍺化硅、鉆石、磊晶層和/或其它材料。在本發(fā)明一較佳實施例中， 基底202是由硅組成。在基底202上形成閘極介電層204，閘極介電層204可包括氧化硅、 氮化硅、氮氧化硅或高介電材料，例如Ta205、Hf02、HSi0x、Al203、InO2, La203> ZrO2或Ta02。
之后，在閘極介電層204上形成閘電極層206。閘電極層206可以是多晶硅或金屬(例如鎢)。在閘電極層20 6上形成蓋層208。在本發(fā)明一實施例中，蓋層208可以由氮化硅組成。請參照圖10，進行微影和蝕刻制程，圖案化閘極介電層204、閘電極層206和蓋層208，形成閘極201，然后，形成例如由正硅酸乙酯(TEOS)組成的間隙壁209是形成于閘極201的側(cè)壁。請參照圖11，沉積絕緣層210，填入閘極201間的空隙。在本發(fā)明一實施例中，絕緣層210可以是硼磷硅玻璃(BPSG)、磷硅玻璃(PSG)或未摻雜硅玻璃(USG)。請參照圖12，進行選擇性蝕刻制程，移除蓋層208，接著，再進行蝕刻制程，對閘電極206進行蝕刻， 以形成第一開口 212。請參照圖13，沉積緩沖層214，填入第一開口 212，然后進行回蝕刻緩沖層214的制程，直到暴露絕緣層210。
請參照圖14A、圖14B和圖14C，圖14A顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的、半導(dǎo)體組件制造方法制程階段的俯視圖，圖14B顯示沿著圖14A1-1’剖面線的剖面圖，圖14C顯示沿著圖 14AI1-1I’剖面線的剖面圖，進行微影制程，在閘極201和絕緣層210上形成多個長條狀光阻圖案203。接著，進行自對準(zhǔn)回蝕刻制成，使用閘極201和長條狀光阻圖案203作為蝕刻罩幕，蝕刻絕緣層210，形成第二開口 216。請參照圖15A、圖15B和圖15C，圖15A顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的、半導(dǎo)體組件制造方法制程階段的俯視圖，圖15B顯示沿著圖15A1-1’剖面線的剖面圖，圖15C顯示沿著圖15ΑΙΙ-ΙΓ剖面線的剖面圖，移除長條形光阻圖案203，在本發(fā)明一實施例中，可使用灰化制程移除長條形光阻圖案203。值得注意的是，由于部分的緩沖層214在自對準(zhǔn)蝕刻制程中被長條形光阻圖案2覆蓋，圖15B的部分緩沖層214相較于圖15C的部分緩沖層214有較厚的厚度。然而，圖15B的閘電極層206與圖15C的閘電極層206大體上具有相同的厚度。亦即，長條形光阻圖案203下方的部分緩沖層214在自對準(zhǔn)蝕刻制程中未被蝕刻，而未被長條形光阻圖案203覆蓋的部分緩沖層214在自對準(zhǔn)蝕刻制程中被蝕刻，所以被長條形光阻圖案203覆蓋的部分緩沖層214相較于未被長條形光阻圖案203覆蓋的部分緩沖層214有較厚的厚度。請參照圖16A和圖16B，圖16A顯示圖 15B下一個階段的剖面圖，圖16B顯示圖15C下一個階段的剖面圖，沉積導(dǎo)電接觸層218，填入第二開口 216,在本發(fā)明一實施例中，導(dǎo)電接觸層218是多晶娃。然后，以第一化學(xué)機械研磨制程(CMP)，研磨導(dǎo)電接觸層218，以得到平坦的表面和暴露緩沖層214。請參照圖17A 和圖17B，圖17A顯示圖16A下一個階段的剖面圖，圖17B顯示圖16B下一個階段的剖面圖， 移除緩沖層214，以形成第三開口 220。在緩沖層214是氮化硅的實施例中，可進行例如浸泡磷酸的制程移除緩沖層214。請參照圖18A和圖18B，圖18A顯示圖17A下一個階段的剖面圖，圖18B顯示圖17B下一個階段的剖面圖，進行第二化學(xué)機械研磨制程(CMP)，使閘極 (包括閘極介電層204和閘電極層206)與導(dǎo)電接觸層218大體上有相同的高度。如圖18B 所示，在進行第二化學(xué)機械研磨制程(CMP)之后，閘電極層206的表面和導(dǎo)電接觸層218的表面大體上共面。圖9 18B的制程可稱為后緩沖層214制程，理 由是其緩沖層214是在對絕緣層210進行化學(xué)機械研磨之后形成。
本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體制程具有以下特點1、可解決自對準(zhǔn)制程產(chǎn)生多晶硅閘極和多晶硅接觸高差的問題；2、可增加多晶硅化學(xué)機械研磨制程的窗裕度。
雖然本發(fā)明已公開了所述較佳實施例，但是本發(fā)明并不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求書限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種形成具有較小高差的半導(dǎo)體組件導(dǎo)電接觸的方法，其特征在于，包括 形成多個閘極； 在各閘極上形成緩沖層； 形成絕緣層，填入所述各閘極間的空隙； 形成與所述多個閘極交錯的長條型光阻圖案； 以所述多個閘極和所述長條型光阻圖案作為罩幕，使用自對準(zhǔn)制程蝕刻該絕緣層，形成多個第一開口； 形成導(dǎo)電接觸層，填入各第一開口 ； 對所述導(dǎo)電接觸層進行第一化學(xué)機械研磨制程； 移除所述緩沖層；以及 對所述導(dǎo)電接觸層進行第二化學(xué)機械研磨制程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成具有較小高差的半導(dǎo)體組件導(dǎo)電接觸的方法，其特征在于，所述各閘極包括位于基底上的閘極介電層、位于所述閘極介電層上的閘電極層和所述閘電極層上的蓋層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成具有較小高差的半導(dǎo)體組件導(dǎo)電接觸的方法，其特征在于，形成所述多個閘極和所述緩沖層的步驟包括 提供基底； 在所述基底上形成閘極介電層； 在所述閘極介電層上形成閘電極層； 在所述閘電極層上形成蓋層； 在所述蓋層上形成所述緩沖層；以及 圖案化所述閘極介電層、所述閘電極層、所述蓋層和所述緩沖層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成具有較小高差的半導(dǎo)體組件導(dǎo)電接觸的方法，其特征在于，形成所述多個閘極和所述緩沖層的步驟包括 提供基底； 在所述基底上形成閘極介電層； 在所述閘極介電層上形成閘電極層； 在所述閘電極層上形成蓋層； 圖案化所述閘極介電層、所述閘極介電層和所述蓋層，形成所述多個閘極； 形成所述絕緣層，填入所述各閘極間的空隙； 對所述絕緣層進行第三化學(xué)機械研磨制程，直到暴露所述蓋層； 移除所述蓋層和蝕刻所述閘電極層，形成多個第二開口 ；以及 形成所述緩沖層，填入所述多個第二開口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的形成具有較小高差的半導(dǎo)體組件導(dǎo)電接觸的方法，其特征在于，所述緩沖層包括碳、氮化硅或氧化硅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的形成具有較小高差的半導(dǎo)體組件導(dǎo)電接觸的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電接觸層包括多晶硅。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的形成具有較小高差的半導(dǎo)體組件導(dǎo)電接觸的方法，其特征在于，所述閘電極層包括多晶硅。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的形成具有較小高差的半導(dǎo)體組件導(dǎo)電接觸的方法，其特征在于，進行所述第二化學(xué)機械研磨制程后，所述閘極和所述導(dǎo)電接觸層大體上具有相同的高度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的形成具有較小高差的半導(dǎo)體組件導(dǎo)電接觸的方法，其特征在于，進行所述第二化學(xué)機械研磨制程后，所述蓋層的表面與所述導(dǎo)電接觸層的表面大體上共面。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的形成具有較小高差的半導(dǎo)體組件導(dǎo)電接觸的方法，其特征在于，進行所述第二化學(xué)機械研磨制程后，所述閘電極層的表面與所述導(dǎo)電接觸層的表面大體上共面。
11.一種形成半導(dǎo)體組件的方法，其特征在于，包括 形成多個閘極； 在各閘極上形成緩沖層； 形成絕緣層，填入所述各閘極間的空隙； 形成與所述多個閘極交錯的長條型光阻圖案； 以所述多個閘極和所述長條型光阻圖案作為罩幕，使用自對準(zhǔn)蝕刻制程對該絕緣層進行蝕刻，形成多個第一開口，所述長條型光阻圖案下的部分緩沖層在所述自對準(zhǔn)蝕刻制程中未被蝕刻，而未被所述長條型光阻圖案覆蓋的部分緩沖層被蝕刻，因此在以自對準(zhǔn)蝕刻制程對所述絕緣層進行蝕刻后，被所述長條型光阻圖案覆蓋的部分緩沖層的厚度大于未被所述長條型光阻圖案覆蓋的緩沖層的厚度； 形成導(dǎo)電接觸層，填入所述多個第一開口 ； 對所述導(dǎo)電接觸層進行第一化學(xué)機械研磨制程； 移除所述緩沖層；以及 對所述導(dǎo)電接觸層進行第二化學(xué)機械研磨制程，其中，在進行所述第二化學(xué)機械研磨制程之后，所述閘極與所述導(dǎo)電接觸層大體上有相同的高度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的形成半導(dǎo)體組件的方法，其特征在于，形成所述多個閘極和所述緩沖層的步驟包括 提供基底； 在所述基底上形成閘極介電層； 在所述閘極介電層上形成閘電極層； 在所述閘電極層上形成蓋層； 在所述蓋層上形成緩沖層；以及 圖案化所述閘極介電層、所述閘電極層、所述蓋層和所述緩沖層。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的形成半導(dǎo)體組件的方法，其特征在于，形成所述多個閘極和所述緩沖層的步驟包括 提供基底； 在所述基底上形成閘極介電層； 在所述閘極介電層上形成閘電極層； 在所述閘電極層上形成蓋層； 圖案化所述閘極介電層、所述閘極介電層和所述蓋層，形成所述多個閘極；形成所述絕緣層，填入所述各閘極間的空隙； 對所述絕緣層進行第三化學(xué)機械研磨制程，直到暴露所述蓋層； 移除所述蓋層和蝕刻所述閘電極層，形成多個第二開口 ； 形成所述緩沖層，填入所述多個第二開口 ；以及 回蝕刻所述緩沖層。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任一項所述的形成半導(dǎo)體組件的方法，其特征在于，所述緩沖層包括碳、氮化硅或氧化硅。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任一項所述的形成半導(dǎo)體組件的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電接觸層包括多晶硅。
16.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任一項所述的形成半導(dǎo)體組件的方法，其特征在于，進行該第二化學(xué)機械研磨制程后，所述蓋層的表面與所述導(dǎo)電接觸層的表面大體上共面
17.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任一項所述的形成半導(dǎo)體組件的方法，其特征在于，所述進行所述第二化學(xué)機械研磨制程后，所述閘電極層的表面與所述導(dǎo)電接觸層的表面大體上共面。
18.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任一項所述的形成半導(dǎo)體組件的方法，其特征在于，所述閘電極層包括多晶娃。
全文摘要
一種形成具有較小高差的半導(dǎo)體組件導(dǎo)電接觸的方法，包括形成多個閘極；在各閘極上形成緩沖層；形成絕緣層，填入各閘極間的空隙；形成與所述閘極交錯的長條型光阻圖案；以所述閘極和所述長條型光阻圖案作為罩幕，使用自對準(zhǔn)制程蝕刻絕緣層，形成多個第一開口；形成導(dǎo)電接觸層，填入各第一開口；對導(dǎo)電接觸層進行第一化學(xué)機械研磨制程；移除緩沖層；以及對導(dǎo)電接觸層進行第二化學(xué)機械研磨制程。
文檔編號H01L21/768GK103021932SQ20111041424
公開日2013年4月3日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者章正欣, 陳逸男, 劉獻文 申請人:南亞科技股份有限公司